高考物理二轮复习考点第九章磁场专题复合场问题
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专题9.13 复合场问题
一.选择题
1.(2020兰州模拟)如图所示,粗糙的足够长直绝缘杆上套有一带电小球,整个装置处在由水平向右匀强电场和垂直于纸面向外的匀强磁场组成的足够大复合场中,小球由静止开始下滑,则下列说法正确的是
A.小球的加速度先增大后减小
B.小球的加速度一直减小
C.小球的速度先增大后减小
D.小球的速度一直增大,最后保持不变
【参考答案】AD
【命题意图】本题考查了复合场中受约束小球的运动及其相关的知识点。
2.(多选)(2020·长春调研)如图所示,一个绝缘且内壁光滑的环形细圆管,固定于竖直平面内,环的半径为R(比细管的内径大得多),在圆管的最低点有一个直径略小于细管内径的带正电小球处于静止状态,小球的质量为m,带电荷量为q,重力加速度为g。
空间存在一磁感应强度大小未知(不为零),方向垂直于环形细圆管所在平面且向里的匀强磁场。
某时刻,给小球一方向水平向右,大小为v0=5gR的初速度,则以下判断正确的是( )
A.无论磁感应强度大小如何,获得初速度后的瞬间,小球在最低点一定受到管壁的弹力作用
B.无论磁感应强度大小如何,小球一定能到达环形细圆管的最高点,且小球在最高点一定受到管壁的弹力作用
C.无论磁感应强度大小如何,小球一定能到达环形细圆管的最高点,且小球到达最高点时的速度大小都相同
D.小球在从环形细圆管的最低点运动到所能到达的最高点的过程中,水平方向分速度的大小一直减小
【参考答案】BC
3.(多选)如图甲所示,绝缘轻质细绳一端固定在方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中的O点,另一端连接带正电的小球,小球电荷量q=6×10-7C,在图示坐标中,电场方向沿竖直方向,坐标原点O的电势为零。
当小球以2 m/s的速率绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动时,细绳上的拉力刚好为零。
在小球从最低点运动到最高点的过程中,轨迹上每点的电势φ随纵坐标y的变化关系如图乙所示,重力加速度g=10 m/s2。
则下列判断正确的是( )
A.匀强电场的场强大小为3.2×106 V/m
B.小球重力势能增加最多的过程中,电势能减少了2.4 J
C.小球做顺时针方向的匀速圆周运动
D.小球所受的洛伦兹力的大小为3 N
【参考答案】BD
二.计算题
1.(18分)(2020兰州模拟)如图所示,平面直角坐标系的第二象限内存在水平向左的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,一质量为m、带电荷量为+q的小球从A点以速度v0沿直线AO运动,AO与x轴负方向成37°角。
在y轴与MN之间的区域Ⅰ内加一电场强度最小的匀强电场后,可使小球继续做直线运动到MN 上的C点,MN与PQ之间区域Ⅱ内存在宽度为d的竖直向上匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场,小球在区域Ⅱ内做匀速圆周运动并恰好不能从右边界飞出,已知小球在C点的速度大小为2v0,重力加速度为g,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,求:
(1)第二象限内电场强度E1的大小和磁感应强度B1的大小;
(2)区域Ⅰ内最小电场强度E2的大小和方向;
(3)区域Ⅱ内电场强度E3的大小和磁感应强度B2的大小。
【命题意图】本题考查了带电小球在复合场中的运动及其相关的知识点。
(2)区域Ⅰ中小球做直线运动,电场强度最小,受力如图所示(电场力方向与速度方向垂直),小球做匀加速直线,
由图知cos 37°=qE 2mg ,得E 2=4mg 5q
,(4分) 方向与x 轴正方向成53°角向上。
(1分)
(3)小球在区域Ⅱ内做匀速圆周运动,所以
mg =qE 3,得E 3=mg q
, (2分)
因小球恰好不从右边界穿出,小球运动轨迹如图所示,
由几何关系得r =d 8
5, (2分)
由洛伦兹力提供向心力知B 2q·2v 0=m (2v 0)2
r
, (2分) 联立得B 2=qd m 5160v 。
(1分) 2.(18分)(2020吉林长春市二模)如图所示,xOy 平面的第Ⅱ象限内有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出),有一质量为m 、电荷量为+q 的a 粒子从x 轴上坐标为(-3l ,0)的A 点以速度v 0,沿与x 轴正向成θ=60°的方向射入第Ⅱ象限,经磁场偏转后,从y 轴上的坐标为(0,l )的P 点垂直于y 轴射入第
Ⅰ象限,y轴和垂直于x轴的虚线之间有沿-y轴方向的匀强电场,a粒子将从虚线与x轴交点Q进入第Ⅳ
象限,Q点横坐标
Q 23
x l
,虚线右侧有垂直纸面向里的匀强磁场,其磁感应强度大小与第Ⅱ象限匀强磁场相同(不计粒子的重力)。
求:
(1)第Ⅱ象限匀强磁场的方向及磁感应强度的大小B;
(2)匀强电场的电场强度的大小E;
(3)如在a粒子刚进入第Ⅱ象限的同时,有另一质量为m、电荷量为-q的b粒子,从y轴上的M点以速度v0垂直于y轴射入电场,a、b粒子将发生迎面正碰,求M点纵坐标y M以及相碰点N的横坐标x N和纵坐标y N。
【命题意图】此题以带电粒子在场中运动问题为命题背景,考查洛伦兹力、牛顿运动定律、类平抛运动规律、动能定理及其相关知识,意在考查学生的推理、分析和应用数学处理物理问题的能力
(2)粒子在电场中的加速度:m
qE a = (1分) t v l 032= (1分)
22
1at l = (1分) 解得:ql
mv E 620= (2分) (3) b 粒子与a 粒子在电场中运动情况相同,只是向上偏转,两粒子在右侧磁场中迎面相碰,b 粒子应在a 粒子飞出右侧磁场的位置飞入磁场,a 粒子飞出电场速度为v ,则:
2022
121mv mv qEl -=,解得0332v v = (1分) 速度v 与x 轴正方向夹角为α,则0cos v v =α,23cos =α,6
πα=(1分) 22
r v m B qv = 解得l r 3
342= (1分)
3.(20分)(2106郑州二模)如图所示,绝缘平板S放在水平地面上,S与水平面间的动摩擦因数μ=0.4。
两块足够大的平行金属板P、Q通过导体支架连接并固定在S上。
在两极板之间有垂直纸面向里的足够大匀强磁场,磁感应强度为B=1T。
P板的中央有一小孔,整个装置的总质量为M=3.6 kg。
给装置施加水平向右的作用力,使其总是以恒定的速度v=6 m/s向右匀速运动,同时将一质量为m=0.4 kg的带负电的小球,从离P板高h=1.25 m处由静止释放,小球恰好能落入孔内。
若小球进入小孔后做匀速圆周运动,且恰好不与Q板接触,之后又返回P板(不计空气阻力,不考虑运动产生的磁场,g取10 m/s2,π取3)。
求:
(1)小球所带电荷量;
(2)小球进入两极板间后,水平向右的作用力F;
(3)小球返回打到P板的位置到小孔的距离。
【命题意图】本题考查电磁感应、带电小球在复合场中的匀速圆周运动、平衡条件、匀变速直线运动规律及其相关的知识点。
(2)当小球进入磁场后,与金属极板之间有电场力的作用,F电=qE=mg (1分)对金属板整个装置受力分析,地面支持力F N=Mg+F电(2分)
金属板整个装置匀速运动: F=f (1分)
摩擦力 f=μF N (1分)
由以上各式可得: F=16 N (1分)
(3)小球先做自由落体运动,v02=2gh,(2分)
小球进入磁场后做匀速圆周运动:qv0B=m
2
v
R
(2分)
由以上两式可得 R=3 m(1分)
小球在磁场中的运动周期:T=2m
qB
(1分)
运动时间:t=T/2。
(1分)
在这段时间内两极板运动的距离 x=vt=10.8 m(1分)
由题意可知,小球返回打到P板的位置到小孔的距离 l=2R+x=16.8 m(1分)
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
1. 答题前,考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚,将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.2019年1月3日,“嫦娥四号”成功软着陆在月球背面,踏出了全人类在月球背面着陆的第一步,中国人登上月球即将成为现实。
若月球表面的重力加速度约为地球表面重力加速度的
,而月球的平均密度相当于地球平均密度的66%。
则月球
的半径与地球的半径之比约为
A.1︰16 B.1︰8 C.1︰4 D.1︰2
2.如图所示,倾角为θ的斜面体c置于水平地面上,小盒b置于斜面上,通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体a连接,连接b的一段细绳与斜面平行,连接a的一段细绳竖直.a连接在竖直固定在地面的弹簧上端现在b盒内缓慢放入适量砂粒,abe始终处于静止状态,下列说法正确的是
A.弹簧的弹力可能增大
B.b盒所受的摩擦力一定减小
C.斜面体c对地面的压力可能不变
D.地面对c的摩擦力一定不变
3.滑雪运动深受人民群众的喜爱,某滑雪运动员(可视为质点)由坡道进入竖直面内的圆弧形滑道AB,从滑道的A点滑行到最低点B的过程中,由于摩擦力的存在,运动员的速率不变,则运动员沿AB下滑过程中( )
A.所受合外力始终为零 B.合外力做功一定为零
C.所受摩擦力大小不变 D.机械能始终保持不变
4.如图所示,a为放在赤道上相对地球静止的物体,随地球自转做匀速圆周运动,b为沿地球表面附近做匀速圆周运动的人造卫星(轨道半径等于地球半径),c为地球的同步卫星,以下关于a、b、c的说法中正确的是( )
A.b、卫星转动线速度大于7.9km/s
B.a、b、c做匀速圆周运动的向心加速度大小关系为a a>a b>a c
C.a、b、c做匀速圆周运动的周期关系为T c>T b>T a
D.在b、c中,b的动能最大,c的机械能最大。
5.将一物体由坐标原点O以初速度v0抛出,在恒力作用下轨迹如图所示,A为轨迹最高点,B为轨迹与水平x轴交点,假设物体到B点时速度为v B ,v0与x轴夹角为,
v B与x轴夹角为,已知OA水平距离x1大于AB水平距离x2,则
A.物体在B点的速度v B大于v0
B.物体从O到A时间大于从A到B时间
C.物体在O点所受合力方向指向第四象限
D.可能等于
6.有a、b、c、d四颗地球卫星,a还未发射,在赤道表面上随地球一起转动,b是近地轨道卫星,c是地球同步卫星,d是高空探测卫星,它们均做匀速圆周运动,各卫星排列位置如图所示,则( )
A.a的向心加速度等于重力加速度g
B.在相同时间内b转过的弧长最长
C.c在4小时内转过的圆心角是
D.d的运动周期有可能是20小时
二、多项选择题
7.如图所示,在竖直向上磁感应强度为B 的匀强磁场中有光滑金属轨道,分别由水平部分CD、PQ和倾斜部分DE、QM 组成,轨道间距为L,倾斜部分倾角为α。
垂直水平轨道放置质量为m 电阻为r的金属棒a,垂直倾斜轨道放置质量为m 电阻为 R 的金属棒b。
导轨电阻不计,为保证金属棒b静止不动,给金属棒a 施加作用力F使其做匀速运动,则
A.导体棒a向左运动,速度大小为
B.导体棒a向左运动,速度大小为
C.作用力F 做功的功率为
D.作用力F 做功的功率为
8.2019年3月10日0时28分,“长征三号”乙运载火箭在西昌卫星发射中心点火起飞,成功将“中星
6C”卫星送入太空。
“中星”是一颗用于广播和通信的地球静止轨道通信卫星,可提供高质量的话音、数据、广播电视传输业务,服务寿命15年。
已知地球半径为,地球表面的重力加速度为
,地球自转周期为T,关于该卫星的发射和运行,下列说法正确的是
A.该卫星发射升空过程中,可能处于超重状态
B.该卫星可能处于北京上空
C.该卫星绕地球运行的线速度可能大于第一宇宙速度
D.该卫星运行轨道距离地面的高度为
9.a、b两质点在同一直线上运动的位移一时间图线如图所示,b质点的加速度大小始终为0.2m/s,两图线相切于(5s,-2.7m)点,则
A.前5s内a、b两质点的运动方向相同
B.t=5s时,a、b质点的速度是0.6m/s
C.b质点的初速度是-1.8m/s
D.图中=2.8
10.法籍意大利数学家拉格朗日在论文《三体问题》中指出:两个质相差悬殊的天体(如太阳和地球)所在同一平面有个特殊点,如图中的
所示,若飞行器位于这些点上,会在太阳与地球引力共同作用下,可以几乎不消耗燃料而保持与地球同步绕太阳做圆周运动,人们称之为拉格朗日点.若发射一颗卫星定位于拉格朗日点,下列说法正确的是()
A.该卫星绕太阳运动的周期和地球自转周期相等
B.该卫星在点处于平衡状态
C.该卫星绕太阳运动的向心加速度大于地球绕太阳运动的向心加速度
D.该卫星在处所受太阳和地球引力的合力比在
处大
三、实验题
11.在验证共点力合成实验中,其中的两个步骤是:
A.在水平放置的木板上垫一张白纸,把橡皮条的一端固定在木板上,另一端栓两根细线,通过细线同时
用两个弹簧秤互成角度地拉橡皮条,使它与细线的结点达到某一位置O点,在白纸上记下O点的位置和两
个弹簧秤的读数和。
B.只用一个弹簧秤通过细绳拉橡皮条,使它的伸长量与用两个弹簧秤拉时伸长量一样,记下此时弹簧秤
的读数和细线的方向。
以上两步骤均有错误或疏漏,任意指出其中一处错误或疏漏并改正。
12.电动自行车的车灯和电动机(提供行驶动力)均由电瓶供电,工作原理简化如图所示电路,查得电瓶
的电动势E=48V,电瓶的内阻r及保护电阻R1的阻值均未知。
在停车状态下打开车灯(S1闭合、S2断开),车灯正常发光,电流表的示数为1A;在打开车灯时行驶(S1和S2均闭合),调节R2,仍使车灯正常发光,
此时电流表的示数为3.2A,电压表示数减少为原来的。
若
电动机内阻R M=2Ω,电流表和电压表均为理想电表,假定车灯灯丝电阻不变,用R0等效替代电瓶内阻与保护电阻R1之和,求:
(1)等效电阻R0;
(2)行驶时电动机的效率。
四、解答题
13.最近,台风“山竹”的出现引起多地暴雨,致使高速公路上的司机难以看清前方道路,严重影响道路交通安全。
某高速公路同一直线车道上同向匀速行驶的轿车和货车,其速度大小分别为v1=40 m/s,v2=25 m/s,轿车在与货车距离x0=22 m时才发现前方有货车,若此时轿车立即刹车,则轿车要经过x=160 m才能停下来。
两车可视为质点。
(1)若轿车刹车时货车仍以速度v2匀速行驶,通过计算分析两车是否会相撞;
(2)若轿车在刹车的同时给货车发信号,货车司机经t0=2s收到信号并立即以大小为a2=5 m/s2的加速度加速行驶,通过计算分析两车是否会相撞。
14.如图所示,两根平行金属导轨固定在水平桌面上,每根导轨每米的电阻为r0=0.10Ω/m,导轨的端点
P、Q用电阻可以忽略的导线相连,两导轨间的距离l=0.20m。
有随时间变化的匀强磁场垂直于桌面,已知磁感应强度B与时间t的关系为B=kt,比例系数k=0.020T/s。
一电阻不计的金属杆可在导轨上无摩擦低滑动,在滑动过程中保持与导轨垂直。
在t=0时刻,金属杆紧靠在P、Q端,在外力作用下,杆以恒定的加速度从静止开始向导轨的另一端滑动,求在t=6.0s时金属杆所受的安培力。
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7.BD
8.AD
9.AD
10.CD
三、实验题
11.A.未记下和
的方向
B.将结点O拉到同一位置而不仅仅是伸长量相同
12.(1)4Ω, ;(2)87.5%
四、解答题
13.(1) 两车会相撞。
(2) 两车不会相撞。
14.44×10-3N
高考理综物理模拟试卷
注意事项:
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2.选择题必须使用2B铅笔填涂;非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写,字体工整、笔迹清楚。
3.请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答,超出答题区域书写的答案无效;在草稿纸、试题卷上答题无效。
4.保持卡面清洁,不要折叠,不要弄破、弄皱,不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1.下列说法中正确的是
A.法拉第通过研究电磁感应现象得出了法拉第电磁感应定律
B.安培通过研究电荷之间相互作用的规律得到了安培定则
C.奥斯特发现了电流的磁效应,首次揭示了电现象和磁现象之间的联系
D.汤姆孙通过油滴实验精确测定了元电荷e的电荷量
2.如图所示,弹性轻绳的一端套在手指上,另一端与弹力球连接,用手将弹力球以某一竖直向下的初速度向下抛出,抛出后手保持不动。
从球抛出瞬间至球第一次到达最低点的过程中(弹性轻绳始终在弹性限度内,空气阻力忽略不计),下列说法正确的是
A.绳伸直以后,绳的拉力始终做负功,球的动能一直减小
B.该过程中,手受到的绳的拉力先增大后减小
C.该过程中,重力对球做的功大于球克服绳的拉力做的功
D.在最低点时,球、绳和地球组成的系统势能最大
3.北京时间2019年4月10日21时,人类首张黑洞照片面世。
该黑洞位于室女座一个巨椭圆星系M87的
中心,距离地球5500万光年,质量约为太阳的65亿倍。
黑洞的引力很大,使得视界内的逃逸速度不小于
光速。
若某黑洞质量M和半径R的关系満足: (其中c为光
速,G为引力常量),且观测到距黑洞中心距离为r的天体以速度v绕该黑洞做匀速圆周运动,则下列说法正确的是( )
A.光年是时间的单位 B.该黑洞质量为
C.该黑润的半径为D.该黑洞表面的重力加速度为
4.如图所示,一理想变压器由一个原线圈和两个副线圈组成,匝数比n1:n2:n3=3:2:1,a、b端接正弦交流电,电路中电阻R1=R2=R3,其余电阻均不计。
若R3消耗的功率为P,则R1消耗的功率为
A.9P B.P
C.P
D.P
5.竖直固定的光滑四分之一圆弧轨道上,质量相同均可视为质点的甲、乙两个小球,分别从圆周上的A、B两点由静止释放,A点与圆心等高,B点与圆心的连线与竖直方向的夹角为θ=60°,两球经过最低点时的加速度之比及对轨道的压力之比为( )
A.a甲∶a乙=1∶2 B.a甲∶a乙=1∶1
C.F1∶F2=2∶1 D.F1∶F2=3∶2
6.同步卫星与月球都绕地球做匀速圆周运动,则
A.同步卫星绕地球运动的线速度比月球绕地球运动的线速度小
B.地球对同步卫星的引力比地球对月球的引力大
C.同步卫星绕地球运动的轨道半径比月球绕地球运动的轨道半径小
D.同步卫星绕地球运动的向心加速度比月球绕地球运动的向心加速度小
二、多项选择题
7.下列说法正确的是________
A.显微镜下观察到墨水中的小炭粒在不停地作无规则运动,这反映了液体分子运动的无规则性
B.分子间的相互作用力随着分子间距离的增大,一定先减小后增大
C.分子势能随着分子间距离的增大,可能先减小后增大
D.当温度升高时,物体内每一个分子热运动的速率一定都增大
E.在真空、高温条件下,可以利用分子扩散向半导体材料掺入其他元素
8.下列说法错误的是____ 。
(填正确答案标号。
选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。
每选错1个扣3分,最低得分为0分)
A用显微镜观察到花粉颗粒在水中做布朗运动,反映了花粉分子在不停地做无规则运动
B.分子间的斥力和引力大小都随分子间距离的增大而减小
C.单晶体和多晶体都表现为各向异性,非晶体则表现为各向同性
D.在一定温度下,水的饱和汽压随着水蒸气体积的增大而减小
E.第二类永动机虽然不违背能量守恒定律,但是违背了热力学第二定律
9.在风洞实验室内的竖直粗糙墙面上放置一钢板,风垂直吹向钢板,在钢板由静止开始下落的过程中,作用在钢板上的风力恒定.用E K、E、v、P分别表示钢板下落过程中的动能、机械能、速度和重力的功率,关于它们随下落高度或下落时间的变化规律,下列四个图象中正确的是()
A.B.C.D.
10.关于热现象、热力学定律,下列说法正确的是___________ A.一定质量的理想气体的温度升高其内能一定增加
B.扩散现象和布朗运动都表明分子在不停地做无规则的运动C.气体压强是气体分子间斥力的宏观表现
D.热量不可能自发地从低温物体传到高温物体
E. 晶体在其熔化的过程中温度不断升高
三、实验题
11.如图所示,一开口的玻璃管与水平面的夹角为30°,玻璃管总长度为L=95cm,玻璃管内用水银柱封闭了一段长度为l1=30cm的空气柱,水银柱的长度h=50cm。
现将玻璃管在竖直平面内顺时针缓慢旋转到管口竖直向上放置,玻璃管导热良好,环境温度恒定,取大气压强p0=75 cmHg。
)
I.求玻璃管转到管口竖直向上放置时空气柱的长度;
II..玻璃管转到管口竖直向上放置时固定,缓慢向管内注人水银直到水银面与管口相平,求注入水银柱的长度。
12.如图所示为多量程多用电表的示意图.
(1)当接通1时,为_________(选填“电流”“电阻”或“电压”)挡.
(2)用多用电表测量某电阻时,用电阻挡“×10”挡时,发现指针偏转角度过小,他应该换用电阻挡
____________(选填“×1”或“×100”)挡,换挡后,在重新测量前要先进行____________.
四、解答题
13.如图所示,质量相同的活塞A、B将开口向上的气缸分为Ⅰ、Ⅱ两部分气室,已知活塞B到气缸底部
的距离为L.劲度系数为k的轻弹簧被压缩在两活塞之间。
气缸和活塞的导热性能良好,活塞与气缸内壁间无摩擦且气密性好。
大气压强为p0,温度为T;开始时,气室I中气体的压强为
p0、气室Ⅱ中气体的压强为
p0.从某时刻起缓慢升高环境温度,当环境温度为T时,
弹簧恰好处于原长。
已知活塞的截面积为S,重力加速度为g,求:
①每个活塞的质量及开始时弹簧的压缩量x;
②当温度为T时,活塞A上移的距离H。
14.如图(a),水平地面上固定一倾角为37°的斜面,一宽为l=0.43m的有界匀强磁场垂直于斜面向上,磁场边界与斜面底边平行。
在斜面上由静止释放一正方形金属线框abcd,线框沿斜面下滑时,ab、cd边始终与磁场边界保持平行。
以地面为零势能面,从线框开始运动到恰好完全进入磁场的过程中,线框的机械能E与位移s之间的关系如图(b)所示,图中①、②均为直线段。
已知线框的质量为m=0.1kg,电阻为R=0.06Ω。
(sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2)求:
(1)线框与斜面间的动摩擦因数μ;
(2)线框的边长l'
(3)线框穿越磁场的过程中,线框中产生的最大电功率P m;
【参考答案】
一、单项选择题
二、多项选择题
7.ACE
8.ACD
9.AC
10.ABD
三、实验题
11.I.II.
12.电流×100 欧姆调零
四、解答题
13.①每个活塞的质量为,开始时弹簧的压缩量x为
;②当温度为T时,活塞A上移的距离H为
14.(1)0.5(2)0.15m(3)。